问题 解答题

已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,在(-∞,-1),(2,+∞)上单调递增,在(-1,2)上单调递减,当且仅当x>4时.f(x)>x2-4x+5=g(x).

(1)求函数f(x)的解析式;

(2)若函数y=m与函数f(x),g(x)的图象共有3个交点,求实数m的取值范围.

答案

(1)因为函数在(-∞,-1),(2,+∞)上单调递增,在(-1,2)上单调递减,所以-1,2是函数的两个极值点,即-1,2是f'(x)=0的两个根,

因为f'(x)=3x2+2ax+b,所以由根与系数之间的关系得

-1+2=-
2a
3
-1×2=
b
3
解得
a=-
3
2
b=-6

所以f(x)=x3-

3
2
x2-6x+c.

H(x)=f(x)-x2-4x+5=x3-

5
2
x2-2x+c-5,则H'(x)=3x2-5x-2=(3x+1)(x-2),

所以函数H(x)在(-∞,

1
3
),(2,+∞)上为增函数,在(-
1
3
,2
)上为减函数,故
H(4)=0
H(-
1
3
)<0
,解得c=-11.

所以此时f(x)=x3-

3
2
x2-6x-11.

(2)因为f(x)=x3-

3
2
x2-6x-11,则f(-1)=-
15
2
,f(2)=-21

故当-21<m<-

15
2
时,直线y=m与函数f(x)的图象有3个交点,与g(x)的图象没有交点.

又g(x)=x2-4x+5=(x-2)2+1≥1,故当m>1时,直线y=m与g(x)的图象有2个交点,与f(x)的图象有1个交点,

又f(4)=g(4)=5,故当1<m<5或m>5时,直线y=m与函数f(x),g(x)的图象共有3个交点,

故实数m的取值范围(-21,-

15
2
)∪(1,5)∪(5,+∞).

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